等离子体驱动梯度素涂层的获得及其对多重耦合失效的抑制机理

批准号:
51972155
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
周艳文
依托单位:
学科分类:
无机非金属基复合材料
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
周艳文
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中文摘要
针对海洋环境对抗动态磨损涂层兼备耐腐蚀的需求,本项目提出了梯度素涂层概念。“素”指单相;“梯度”指涂层结构、模量和应力梯度。单相避免多元素造成的电化学腐蚀。梯度素涂层中,高模量/应力的超致密层阻止腐蚀介质到达涂层与基体界面,涂层耐蚀/抗磨,易脆裂;低模量/应力的疏松层吸收外力并阻碍应力扩展。腐蚀耦合动态载荷作用下,梯度素涂层及基体发生协同变形,抑制致密层开裂及涂层脱落。热丝增强等离子体磁控溅射技术能自由调控等离子体密度,作为获得梯度素涂层的手段。项目拟通过模拟计算动态载荷下梯度素涂层中应力场分布、探测微/纳尺度下应力-变形演化过程,研究载荷能量在梯度素涂层中的传导、张应力生成和协同变形临界条件,设计素涂层梯度;探讨等离子体离子密度和能量对素涂层梯度的调控机制;通过评价梯度素涂层的结构、应力及性能,阐述腐蚀耦合动态载荷下梯度素涂层对抗动态磨损耦合腐蚀失效的抑制作用和机制。
英文摘要
The concept of ‘single phase gradient nitride coating’ is proposed in this project in order to provide the anti-abrasion and anti-corrosion performance, whilst the coating is suffered circular friction or impact load in the marine environment. The high modulus, high stress and ultra-dense layers of the structure gradient coating block the corrosive medium pass through into the boundary between coating and substrate,i.e. the corrosion-resistant gradient coating with anti-abrasion capacity, but brittle; the low modulus, low stress and loose layers absorb the energy and prevent the stress expansion. The coordination deformation within the gradient coating and between the coating and substrate inhibits the delamination failure of the coating and the cracks of the dense layers, under the circular friction or impact load in the marine environment. The hot-wire enhanced plasma magnetron sputtering, due to the free adjustment of plasma density, guarantees technically the preparation of the gradient coating. The objects of this project are: to investigate the mechanisms of the generation of the inner-stress and the coordination deformation related to the energy transformation through numerical simulation of the stress distribution within the coatings and experimental measurement of the stress-strain curves in micro/nano scales, to design the coating’s gradients according to; to discuss the relationship between the ions’ densities and energies in plasma and the gradient structure, modulus and stress of the coating; to state the mechanisms to inhibit the coupling failure of the abrasion and corrosion of the gradient coatings under the circular friction or impact loads in the marine environment by evaluation of the structure, stress and performance of the gradient coatings.
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DOI:10.1116/6.0003127
发表时间:2023-12
期刊:Journal of Vacuum Science & Technology A
影响因子:--
作者:Biao Si;Linfan Sun;Zhiwei Su;Kaice Zhang;Jing Guo;Minqi Hua;Yanwen Zhou
通讯作者:Biao Si;Linfan Sun;Zhiwei Su;Kaice Zhang;Jing Guo;Minqi Hua;Yanwen Zhou
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.157492
发表时间:2023-05
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Shuai Xu;Zhuo Zhao;Yanwen Zhou;Dongxu Chen;Kaice Zhang;Tong Li;Yang-tao Zhou;Aihuai Wang
通讯作者:Shuai Xu;Zhuo Zhao;Yanwen Zhou;Dongxu Chen;Kaice Zhang;Tong Li;Yang-tao Zhou;Aihuai Wang
DOI:10.1515/corrrev-2021-0004
发表时间:2021-08
期刊:Corrosion Reviews
影响因子:3.2
作者:Yukun Zhang;Pengtao Gao;Dongxu Chen;Yanwen Zhou
通讯作者:Yukun Zhang;Pengtao Gao;Dongxu Chen;Yanwen Zhou
DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.07.041
发表时间:2023
期刊:表面技术
影响因子:--
作者:司彪;时晓光;孙琳凡;杜峰;张开策;周艳文
通讯作者:周艳文
DOI:10.1016/j.surfcoat.2022.128478
发表时间:2022
期刊:Surface and Coatings Technology
影响因子:--
作者:Feng Du;Yan-wen Zhou;Ying-han Wang;Fang Fang;Jun-sheng Wu;Kai-ce Zhang;Cheng Guo;Dong-xu Chen
通讯作者:Dong-xu Chen
磁控溅射铝基涂层/热成形高强钢界面扩散行为与合金相调控
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2022
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
氧化物薄膜在钙钛矿太阳能电池中的电子输运机理
- 批准号:51672119
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
石墨烯基超薄透明导电氧化物薄膜结构及光电行为
- 批准号:51372109
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
磁控溅射等离子体行为对TCO薄膜结构性能影响机理
- 批准号:51172101
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
多元透明导电氧化物薄膜光电性能的机理研究
- 批准号:50872048
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:周艳文
- 依托单位:
国内基金
海外基金
